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Moderne Rechenzentren benötigen effiziente Lösungen, um die Abwärme von KI-Clustern sicher abzuführen. Heiko Ebermann von Vertiv erklärt im Gespräch, wie Immersion Cooling als Plattformansatz zur Skalierbarkeit der digitalen Infrastruktur beiträgt. Dabei wird deutlich, dass die technische Umsetzung weit über das bloße Eintauchen der Hardware hinausgeht.

Heiko Ebermann, Global Offering Manager Liquid Cooling, Vertiv.

Herr Ebermann, Immersion Cooling ist in kurzer Zeit vom Nischenthema zum Top-Agenda-Punkt geworden. Wo liegen die Vorteile der Tauchkühlung?

Das wachsende Interesse an Flüssigkühlung ist weniger ein Kommunikationstrend als vielmehr eine direkte Konsequenz der Lastprofile, die wir aktuell in unseren weltweiten Projekten beobachten. Das Training von KI-Modellen, Graphics Processing Unit (GPU)-Cluster und andere High-Density-Anwendungen verschieben derzeit die Leistungsdichten und thermischen Umgebungsbedingungen in Bereiche, in denen luftbasierte Konzepte zwar theoretisch noch möglich wären, aber in der Praxis deutlich an ihre Grenzen stoßen. Vor allem, wenn noch knappe zeitliche Vorgaben, Flächenrestriktionen und hohe Verfügbarkeitsanforderungen dazukommen.

In diesem Kontext ist Immersion Cooling einer der heute verfügbaren Ansätze für besonders hohe Leistungsdichten und ergänzt etablierte Direct-to-Chip-Flüssigkühlungskonzepte sinnvoll. Immersion Cooling wird hier dann manchmal als technische »Abkürzung« wahrgenommen: IT in ein dielektrisches Fluid eintauchen, Wärme direkt abführen, Problem gelöst. Die physikalische Grundidee ist dabei auch tatsächlich sehr effektiv. In der Umsetzung entscheidet aber nicht die Grundidee, sondern die Auslegung eines Gesamtsystems. Dazu gehören klimatechnische Komponenten, Redundanz, Regelung, Monitoring und Service. Deshalb ist Tauchkühlung aus meiner Sicht weniger ein isoliertes Kühlgerätethema, sondern ein integrierter Plattformansatz, bei dem Planung, Betrieb und Supply Chain deutlich enger aufeinander abgestimmt werden müssen als bei konventionellen Klimatisierungskonzepten.

Wie stellt sich die Tauchkühlung technisch dar und was ändert sich im Vergleich zur klassischen Klimatisierung in der Rechenzentrumsfläche?

Technisch wird der thermische Pfad anders aufgebaut. Die Wärme wird nicht primär über Luft als Wärmeträger an der IT-Technik aufgenommen und wegtransportiert, sondern über eine nichtleitende Flüssigkeit, die die Komponenten direkt umströmt und die Abwärme der Server- und KI-Komponenten unmittelbar an der Quelle aufnimmt. Bei integrierten Systemen wird die Wärmeenergie anschließend über eine Wärmeübergabestation, oft auch CDU (Coolant Distribution Unit), an den Gebäudekühlkreislauf übergeben. Die Anbindung an Rückkühlung oder Wärmenutzung gehört hier ebenfalls zum Konzept. Im White Space verschiebt das den Schwerpunkt. Das heißt, Luftführung, Hotspot-Management und Lüfterleistung sind nicht mehr die dominanten Stellgrößen, während Medienführung, Hydraulik, Sensorik, Wartungszugang und Sicherheits- beziehungsweise Störfallkonzepte an Bedeutung gewinnen. Für die Planung heißt das: Die Qualität des Kühlkonzepts entscheidet sich frühzeitig an den Wärmeübertragerpunkten, Betriebszuständen und der Frage, ob Monitoring und Regelung so integriert sind, dass später auch ein zuverlässiger und effizienter Betrieb sichergestellt werden kann.

Sind die Leistungsgrößen mit herkömmlichen rackbasierten Kühllösungen vergleichbar?

Im Prinzip ja. Bei der Einordnung helfen hier die IT-typischen Systemgrößen. Es gibt kompakte, in sich geschlossene Einheiten, etwa als 24-HE-Self-Contained-Ausführung mit integrierter CDU. In dieser Konfiguration sind bei 12 °C Kaltwasser nominal bis zu 50 kW Kühlleistung pro Behälter möglich. Darüber hinaus gibt es modulare Ausbaustufen mit separaten Tanks und zentraler CDU. In dieser Architektur ist eine Konfiguration von bis zu vier Tanks vorgesehen, die eine Gesamtkapazität von bis zu 240 kW liefern. Je nach Auslegung liegt die nominale Kühlleistung pro Tank typischerweise im Bereich von 60 bis 120 kW. Für die Planung im Bestand und auch für Erweiterungsflächen sind außerdem Gewicht und Handling entscheidend, weil sie Statik, Einbringung und spätere Serviceprozesse direkt beeinflussen. Das Nassgewicht bei einer 24-HE-Standalone-Einheit liegt etwa bei 900 kg, und ein einzelner 42-HE-Tank liegt nass bei 1.100 kg – jeweils ohne zusätzliche IT-Hardware. Das sind genau die Parameter, die Planungsbüros früh berücksichtigen müssen, damit aus einer grundsätzlich guten Technologie am Ende auch ein sauber betreibbares Gesamtsystem wird.

Ab wann lohnt sich denn Immersion Cooling überhaupt?

Eine einfache Daumenregel aufzustellen ist immer verlockend, sie greift in der Praxis aber oft zu kurz. Die Entscheidung für ein bestimmtes Kühlkonzept ergibt sich aus dem Zusammenspiel von Leistungsdichte, Lastprofil, Energiepreis, Flächen- und Ausbaukosten sowie Hardware-Austauschzyklen. Bei moderaten Leistungsdichten ist eine sauber geplante Luftkühlung häufig weiterhin der wirtschaftlichste Ansatz. Im mittleren Dichtebereich ist Direct Liquid Cooling (DLC) oft der pragmatischere Schritt: Man führt die Verlustleistung der GPUs über Kühlplatten direkt ab, während das restliche System in weiten Teilen unverändert bleiben kann. Immersion Cooling wird immer dann besonders attraktiv, wenn Leistungsdichten dauerhaft sehr hoch sind oder wenn KI-Plattformen so kompakt aufgebaut werden müssen, dass alternative Konzepte an ihre physikalischen Grenzen stoßen. Grundsätzlich gilt: Maßgeblich für Auslegung und Wirtschaftlichkeit ist das reale Lastprofil, nicht der absolute Spitzenwert.

Was müssen Planungsbüros bei der Tauchkühlung anders machen als bei klassischer Luftkühlung?

Planungsseitig sind Projekte mit Tauchkühlung deutlich stärker auf Schnittstellen fokussiert, weil IT, Hydraulik, Regelung und Betrieb enger zusammenhängen. Es reicht nicht, sich grundsätzlich für Tauchkühlung zu entscheiden. Man muss den Übergabepunkt zwischen IT-System und Facility-Kreislauf präzise definieren und dabei das Temperatur- und Volumenstromniveau, die Redundanzen sowie die Instandhaltungslogik von Anfang an mitdenken. Genauso wichtig ist die Service- und Wartungssicht. Wartungszugang, sichere Arbeitsprozesse und das Handling von Komponenten und Fluiden müssen in der Auslegung berücksichtigt werden. Das gilt sowohl für das Immersionsfluid im Tank als auch für das Kühlmedium im Sekundärkreislauf. Dazu gehört die Frage, wie im laufenden Betrieb gearbeitet wird, ohne die Verfügbarkeit zu beeinträchtigen.

Ist die Integration von Immersion Cooling auch für Bestandsanlagen sinnvoll?

Grundsätzlich ist das möglich, aber in Bestandsanlagen ist ein Retrofit häufig der anspruchsvollere Weg. Aufstellfläche, Leitungswege und der Umbau im laufenden Betrieb werden schnell zu Kostentreibern. Immersion Cooling ist nicht nur »ein Tank«, sondern muss als System aus Behälter, CDU und Verrohrung mit klar definierten Übergabepunkten geplant werden.

Ein Thema, das Betreiber beschäftigt, ist die Hardware-Kompatibilität und die Garantiebedingungen. Wie sieht der Markt hier aus?

Das muss frühzeitig geklärt werden, da es die TCO-Betrachtung maßgeblich beeinflusst. Wenn man Immersion Cooling als Plattformprojekt aufsetzt, lässt sich das heute bereits sehr gut abbilden. Betreiber brauchen Klarheit darüber, welche Serverplattformen freigegeben sind und wie die Garantie-Modelle sowie RMA-Prozesse (Return Merchandise Authorization) logistisch darstellbar sind. Der Markt entwickelt sich hier sichtbar weiter. Vertiv unterstützt Kunden mit fundierter Beratung bei der Systemintegration sowie bei der Partnerkoordination. Wenn diese Punkte prozessual verankert sind, stellen Garantie und Service heute keine wirklichen Hürden mehr dar.

Welche Orientierung können Sie Betreibern abschließend geben?

Der erste Schritt sollte ein Gespräch mit unseren Experten sein, entweder über den Vertiv-Vertrieb oder einen qualifizierten Systemintegrator. Betreiber, bei denen Hochdichte-Umgebungen bereits konkret budgetiert und zeitlich terminiert sind, etwa bei dedizierten KI-Clustern, sollten jetzt aktiv in die Vorplanung gehen. Zurückhaltender wäre ich, wenn die Leistungsdichte im Mittel eher moderat bleibt. In diesem Fall sind Luftkühlung oder DLC oft der effizientere Weg. Immersion Cooling bleibt dann aber eine valide Option für spezifische High-Density-Zonen. Oft beginnt die Zusammenarbeit mit einem Proof-of-Concept-Projekt.

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